(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとにより作動する複数の燃料電池セルが電気的に繋げられて形成されている燃料電池セルスタックと、
前記燃料電池セルスタックを収容するための容器と、
前記燃料電池セルにおいて発生した電力を前記容器の外部へ取り出すための第一集電部材と、
前記燃料電池セルスタックと前記第一集電部材とを繋ぐものであって、前記燃料電池セルの長手方向に渡って前記燃料電池セルスタックと接続している第二集電部材と、を備える燃料電池モジュールであって、
前記第一集電部材には、前記容器の内部において発生する熱が、前記容器の外側に突出した前記第一集電部材の突出部分に伝達するのを阻害するための放熱部が設けられ、
前記放熱部は、前記容器内に設けられていることを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項２】
前記放熱部は、平板状の部材によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池モジュール。
【請求項３】
前記放熱部は、連続した骨格からなる三次元多孔構造を有する金属シートによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池モジュール。
【請求項４】
前記放熱部は、前記第一集電部材の周囲に形成される空間に冷媒を流通させる熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池モジュール。
【請求項５】
前記容器から前記第一集電部材を取り出す部分には、遮熱部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池モジュール。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池モジュールを備える燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池セルを有する燃料電池モジュール、及びそれを備える燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックス材料を燃料電池セルに用いる固体酸化物形燃料電池は、動作温度が７００〜１０００℃と高く、発電する際に出る排熱が利用できるので、高効率な発電システムとして開発が進んでいる。このような固体酸化物形燃料電池に用いられる固体酸化物形燃料電池モジュールは、通常、複数の燃料電池セルからなる燃料電池セル集合体が金属製の容器に収容されており、容器内において燃料電池セル集合体の電力を集電する集電部材と、この集電部材から容器の外部に電力を取り出す集電ロッドを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−１４１７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のような固体酸化物形燃料電池モジュールにおいて、集電部材や集電ロッドは、ニッケルなどの金属材料が用いられる。また、集電ロッドは、その一端が高温となる容器内の集電部材に接続されているため、伝熱されて高温となり外部に露出している他端側では酸化劣化しやすい。そのため、集電ロッドの電気抵抗が上昇して、取り出される電力が低下する恐れがある。
【０００４】
そこで、本発明では、容器の外部へ取り出すための集電部材の酸化劣化を防止することができる燃料電池モジュール及びそれを備える燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係る燃料電池モジュールは、燃料ガスと酸化剤ガスとにより作動する複数の燃料電池セルが電気的に繋げられて形成されている燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックを収容するための容器と、前記燃料電池セルにおいて発生した電力を前記容器の外部へ取り出すための第一集電部材と、前記燃料電池セルスタックと前記第一集電部材とを繋ぐものであって、前記燃料電池セルの長手方向に渡って前記燃料電池セルスタックと接続している第二集電部材と、を備える燃料電池モジュールであって、前記第一集電部材には、前記容器の内部において発生する熱が、前記容器の外側に突出した前記第一集電部材の突出部分に伝達するのを阻害するための放熱部が設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、容器の外部へ取り出すための集電部材の酸化劣化を防止することができる燃料電池モジュール及びそれを備える燃料電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明を実施するための最良の形態を説明するのに先立って、本発明の作用効果について説明する。
【０００８】
本発明に係る燃料電池モジュールは、燃料ガスと酸化剤ガスとにより作動する複数の燃料電池セルが電気的に繋げられて形成されている燃料電池セルスタックと、前記燃料電池セルスタックを収容するための容器と、前記燃料電池セルにおいて発生した電力を前記容器の外部へ取り出すための第一集電部材と、前記燃料電池セルスタックと前記第一集電部材とを繋ぐものであって、前記燃料電池セルの長手方向に渡って前記燃料電池セルスタックと接続している第二集電部材と、を備える燃料電池モジュールであって、前記第一集電部材には、前記容器の内部において発生する熱が、前記容器の外側に突出した前記第一集電部材の突出部分に伝達するのを阻害するための放熱部が設けられることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、第一集電部材には、容器の内部において発生する熱が突出部分に伝達するのを阻害するための放熱部が設けられるので、容器内において発生した熱は、第一集電部材の容器から突出している突出部分には伝達し難くなる。従って、第一集電部材が容器外において他の端子と接続している部分に熱が伝わりにくくなり、第一集電部材のその部分における酸化劣化を防止することができる。
【００１０】
また、本発明に係る燃料電池モジュールでは、前記放熱部は、前記容器内に設けられていることも好ましい。この好ましい態様によれば、容器内において発生する熱を容器内で放熱するので、より熱源に近い部分で放熱することができ、突出部分への伝熱をより効果的に抑制できる。また、例えば、容器内における他の部材と積層する等して放熱部を設けることもできるので、容器内のスペースを有効に活用して突出部分への伝熱をより効果的に抑制できる。
【００１１】
また、本発明に係る燃料電池モジュールでは、前記放熱部は、前記容器外に設けられていることも好ましい。この好ましい態様によれば、容器内において発生する熱を容器外で放熱するので、容器外の領域で放熱することができ、突出部分への伝熱をより効果的に抑制できる。また、例えば、放熱部を容器に対して絶縁しつつ熱交換が可能なように配置することで、放熱部の周囲を均熱化することができる。
【００１２】
また、本発明に係る燃料電池モジュールでは、前記放熱部は、平板状の部材によって形成されていることも好ましい。この好ましい態様によれば、放熱部が容器内にあっては、容器内における他の部材と積層する等して放熱部を設けることができるので、容器内のスペースを有効に活用して突出部分への伝熱をより効果的に抑制できる。また、放熱部が容器外にあっては、放熱部を容器に対して絶縁しつつ熱交換が可能なように、容器の外壁に沿わせて配置することで、放熱部の周囲を均熱化することができる。
【００１３】
また、本発明に係る燃料電池モジュールでは、前記放熱部は、連続した骨格からなる三次元多孔構造を有する金属シートによって形成されていることも好ましい。この好ましい態様によれば、放熱面積を大きくすることができるため、効率的に放熱させることができ、突出部分の酸化をさらに効果的に防止することができる。
【００１４】
また、本発明に係る燃料電池モジュールでは、前記放熱部は、前記第一集電部材の周囲に形成される空間に冷媒を流通させる熱交換器であることも好ましい。この好ましい態様によれば、冷媒の温度等を調整することで第一集電部材の温度を調整することがで、突出部分の酸化をさらに効果的に防止することができる。さらに、突出部分を酸化が防止される温度（例えば、ニッケルであれば２００℃以下）よりも低温にすることもでき、作業者が接触してもやけど等のけがを防ぎ、安全性が向上する。
【００１５】
また、本発明に係る燃料電池モジュールでは、前記容器から前記第一集電部材を取り出す部分には、遮熱部が設けられることも好ましい。この好ましい態様によれば、容器内の輻射熱やガス放射熱を遮熱するため、放熱部による放熱を促進し、突出部分の酸化をさらに効果的に防止することができる。
【００１６】
また、本発明に係る燃料電池モジュールを備える燃料電池では、上述したような作用効果を奏する燃料電池を提供することができる。
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る燃料電池モジュールＦＣを部分的に破断した概略的な斜視図である。燃料電池モジュールＦＣは、燃料ガスと空気（酸化剤ガス）とを電気化学反応させることで発電するための装置として構成されている。
【００１９】
燃料電池モジュールＦＣは、燃料電池セル２と、スタック間集電部材３と、集合体集電部材４（第二集電部材）と、集電ロッド５（第一集電部材）と、空気ヘッダ６と、空気供給管７と、モジュール容器８（容器）と、絶縁断熱部材９と、断熱部材１０とを備えている。
【００２０】
燃料電池セル２は、２列×６列の１２本ごとに燃料電池セルスタック（図１において明示しない）として構成され、モジュール容器８内に収められている。各燃料電池セル２は、有底筒状であって、セラミックス材料からなり筒の内側から外側に向かって空気極、固体酸化物電解質、燃料極の多層構造を形成している。燃料電池セル２の内壁すなわち空気極に空気、外壁すなわち燃料極に燃料ガスが接触すると、セル内でＯ２−イオンが移動して電気化学反応が起こり空気極と燃料極との間に電位差が生じで発電が行われる。燃料電池セル２が発電した電気は、スタック間集電部材３，集合体集電部材４（第二集電部材）によって集電され、集電ロッド５（第一集電部材）によって外部に取出される。
【００２１】
各燃料電池セル２に供給される空気は、空気供給管７を通って空気ヘッダ６に供給された空気が分配されて供給される。本実施形態の場合空気ヘッダ６は３つ設けられており、それぞれの空気ヘッダ６に空気供給管７が繋がれている。空気供給管７の上流側は空気の供給元に連結されている。
【００２２】
空気ヘッダ６は、各燃料電池セル２に供給される空気を一時的に貯留して昇温させる役割を果たすと共に、各燃料電池セル２に空気を分配する役割も果たしている。空気ヘッダ６は、各燃料電池セル２に供給する空気の流路を燃料電池セル２の数に応じて複数の系統に分配するためのものでもあるので、燃料電池セル２の数に応じてその配置数量が増減される。
【００２３】
各燃料電池セル２に供給される燃料ガスは、各燃料電池セル２の下方から供給される（詳細は後述する）。
【００２４】
燃料電池セル２、スタック間集電部材３、集合体集電部材４、及び空気ヘッダ６は、直方体形状のモジュール容器８に収容されている。このモジュール容器８は、運転時に高温になることから、例えば、インコネルやステンレスなどの耐熱性の合金材料により形成されている。また、燃料ガスや空気を外部に漏出させないために密閉構造となっている。モジュール容器８の内側には、燃料電池セル２とモジュール容器８とを絶縁すると共に、モジュール容器８内部を保温するための絶縁断熱部材９が設けられている。絶縁断熱部材９は、アルミナ繊維等で形成されている。モジュール容器８は更に、動作温度を安定に保つためにその全体が断熱部材１０で覆われている。
【００２５】
続いて、図２を参照しながら、燃料電池セル２の配置態様について説明する。図２は、図１において空気ヘッダ６側から燃料電池セル２側を見通す方向における横断面図である。燃料電池セル集合体２１は、複数の燃料電池セルスタック２１ａ，２１ｂ，２１ｃを備えている。各燃料電池セルスタック２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、１２本の燃料電池セル２を有し、それぞれの燃料電池セル２は、２列（図中ｘ方向）×６列（図中ｙ方向）に配置されている。
【００２６】
各燃料電池セル２は有底円筒状であって、その開口部２ａを空気ヘッダ６側に向けて配置されている。各燃料電池セル２は、セル間集電部材１３及び導電性のセル接続部材１４を介して、電気的に２並列×６直列に接続されている。なお、燃料電池セル２は、発電容量等に応じて本数や配列が適宜選択される。
【００２７】
各燃料電池セルスタック２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、所定の間隔を置いて３列（図中ｘ方向）に配置されており、３６本の燃料電池セル２を有する燃料電池セル集合体２１を構成している。それぞれの燃料電池セルスタック２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、スタック間集電部材３を介して電気的に直列に接続されている。このように直列接続された燃料電池セルスタック２１ａ，２１ｂ，２１ｃの両端に配置される燃料電池セルスタック２１ａ，２１ｃの端部には、集合体集電部材４が繋がれている。集合体集電部材４は集電ロッド５に繋がれているので、集電ロッド５を介して外部に電力が取り出すことができる。集電ロッド５は、燃料電池セルスタック２１ａ，２１ｂ，２１ｃを挟んで、対象となる位置に一対設けられている。また、集電ロッド５は、モジュール容器８の側壁を貫通して外部へと延出している。
【００２８】
各燃料電池セルスタック２１ａ，２１ｂ，２１ｃにはそれぞれ、燃料電池セル２が６列に並べられている一対の側面に接するように絶縁板１６が配置されている。更に、隣接する絶縁板１６の間には熱伝導板１５が配置されている。燃料電池セルスタック２１ａ，２１ｃと絶縁断熱部材９との間にも熱伝導板１５が配置されている。熱伝導板１５とスタック間集電部材３及び集合体集電部材４との間には、絶縁棒１１が配置されている。
【００２９】
このように熱伝導板１５が配置されることで、局部的に燃料電池セル２の温度が部分的に高くなっても、熱伝導板１５を介して高温部分から低温部分へ熱が移動しやすくなり、燃料電池セル２の温度分布を均一化させることができる。
【００３０】
また、上述したように絶縁板１６及び絶縁棒１１が配置されることで、熱伝導板１５と燃料電池セル２との間の電気絶縁性、及び熱伝導板１５とスタック間集電部材３及び集合体集電部材４との間の電気絶縁性が確保される。
【００３１】
続いて、図３を参照しながら、燃料電池セル２の配置態様と燃料ガス及び空気の供給態様について説明する。図３は、燃料電池モジュールＦＣの縦断面図であって、モジュール容器８の内部を示す図である。
【００３２】
図３に示すように、モジュール容器８の下方には、モジュール容器８内に導入する燃料ガスを均一に分散するための燃料ガス分散室１７が配置されている。この燃料ガス分散室１７内には、燃料ガスを予備分散する予備分散板１８が配置されている。この予備分散板１８は、例えばアルミナからなり、燃料ガス通気孔１９が一様に形成されている。また、予備分散板１８の上方には、例えばＮｉフォームからなる燃料ガス分散材２０が配置されている。燃料ガス分散室１７の上流側（図中下側）には、燃料ガス供給管２２が設けられ、この燃料ガス供給管２２の上流側は燃料ガスの供給元に連結されている。また、モジュール容器８と燃料ガス分散室１７との間には、燃料ガスを燃料ガス分散室１７からモジュール容器８に通気させるための燃料ガス分散板２３が設けられている。この燃料ガス分散板２３には、複数の燃料ガス供給孔２４が形成されている。
【００３３】
また、燃料電池セル集合体２１の上方に配置される空気ヘッダ６には、燃料電池セル２の空気極に空気を導入する複数の空気導入管（酸化剤ガス導入管）２５が連結されている。この空気導入管２５は、燃料電池セル２の管内に挿入され、その下端部は燃料電池セル２の底面付近まで延びている。
【００３４】
また、モジュール容器８内には、燃料電池セル２の長尺方向に対して垂直方向に延びる矩形状の仕切板２６が設けられている。この仕切板２６は、アルミナ繊維を積層してブランケット状に形成したものが用いられている。モジュール容器８内において、この仕切板２６で仕切られた上側に燃焼室２７が形成され、下側に発電室２８が形成される。ここで、燃焼室２７は、発電室２８で反応に寄与しなかった余剰の燃料ガスと、各燃料電池セル３の筒内で反応に寄与しなかった余剰の空気とを混合して燃焼させるための空間である。発電室２８は、燃料ガス供給孔２４から導入される燃料ガスを各燃料電池セル２に接触させ、各燃料電池セル２の管内に流れる空気との電気化学反応を生じさせて発電させるための空間である。
【００３５】
仕切板２６には、排燃料ガスを発電室２８から燃焼室２７に排出するための、例えばアルミナからなる筒状の燃料ガス排出管２９が複数挿通されている。また、燃料電池セル３を挿入するための円形の挿入孔３１が複数形成され、各燃料電池セル２の開口部側が挿入孔３１に固定されている。
【００３６】
また、モジュール容器８を覆う断熱部材１０は、金属製の外側容器３２に覆われている。集電ロッド５は、その一端が絶縁断熱部材９の内側に設けられる集合体集電部材４に接続されており、絶縁断熱部材９、モジュール容器８及び外側容器３２を貫通して、その他端が外側に引き出されている。また、絶縁断熱部材９の内部には、集電ロッド５に接続され、集電ロッド５へ伝導される熱を放熱するための放熱板３３（放熱部）が設けられている。
【００３７】
続いて、放熱板３３についてさらに詳細に説明する。図４は、放熱板３３を説明するための分解図を示す。図４に示すように、絶縁断熱部材９は多層構造に形成されており、その層間の全体にわたり矩形状の放熱板３３が設けられている。放熱板３３は、例えば、ニッケル等や無酸素胴などによる耐熱金属からなり、絶縁断熱部材９により、モジュール容器８と集合体集電部材４と、電気的に絶縁されている。また、放熱板３３には、複数のスリッド３３ａが形成されており、加熱された放熱板３３が熱膨張して変形することを抑制することができる。また、放熱板３３には集電ロッド５が貫通しており、貫通部分において集電ロッド５と接触している。この接触部分において、集合体集電部材４から伝熱される熱が放熱板３３に伝わり放熱される。放熱板３３から放熱される熱によって、燃料電池セル集合体２１の周囲を均熱化することができ、燃料ガスの密度分布を均一化して発電性能を向上させることができる。また、放熱板３３をモジュール容器８外に配置した場合も同様である。
【００３８】
放熱板３３と同様の材料で形成され、形状の異なる放熱板３３ｂをモジュール容器８外に配置することも好ましい。この態様の一例を図５に示す。
【００３９】
図５に示すように、モジュール容器８には、集電ロッド５を覆うように外側に延びる筒状の導出部３４が形成されている。導出部３４には、集電ロッドの略中央部付近に径方向に突出する凸部３４ａが形成されており、この凸部３４ａ内に２枚の放熱板３３ｂが収容されている。このため、放熱部としての放熱板３３ｂを設けなければ集電ロッド５のモジュール容器８内の端部からモジュール容器８外の端部（突出部分）に伝導される熱が、モジュール容器８外の端部に到達する前に効率的に放熱させることができる。したがって、集電ロッド５のモジュール容器８外の端部の温度が上昇し難くなり、酸化を防止することができる。
【００４０】
また、各放熱板３３ｂの間及び凸部３４ａとの間には、遮熱部材３５（遮熱部）が設けられている。さらに、導出部３４内の凸部３４ａからモジュール容器８側において、集電ロッド５の周囲には、絶縁管３６及び遮熱部材３５が設けられている。遮熱部材３５が設けられることにより、発電室２８内における燃料電池セル２の輻射熱やガス放射熱を低減することができるため、放熱板３３ｂによる放熱をより促進することができる。なお、遮熱部材３５にはアルミナやムライトなどのセラミックからなるフェルト状のセラミックシートを用いることができる。
【００４１】
また、導出部３４内の凸部３４ａから外側容器３２側には、絶縁シール部３７が設けられている。この絶縁シール部３７は、導出部３４の端縁を挟むパッキン３８、このパッキン３８を両側から挟むパッキン抑板３９とパッキン押圧板４１及びパッキン押圧板４１を外側から押圧するナット４２からなり、モジュール容器９内の燃料ガス等が漏れ出るのを防いでいる。特に、放熱板３３により放熱されるため、絶縁シール部３７が低温・低圧となりシール性能を向上させることができる。
【００４２】
なお、凸部３４ａは放熱板３３ｂの施工を容易にするため、２つに分割して構成される。放熱板３３は、円形・四角などの形状に構成され、この形状に合わせて凸部３４ａは熔接して一体に構成されている。パッキン３８はアルミナやムライトなどのセラミックからなるフェルト状のリング部材、またはフッ素系やシリコン系などの耐熱ゴムや樹脂部材により形成できる。
【００４３】
また、放熱板３３，３３ｂを多孔質の金属シートとしても良い。図６は、多孔質の金属シートの電子顕微鏡写真を示す。図６に示すように、多孔質の金属シートは、空隙が直径０．３〜１．２ｍｍの範囲にあることが好ましく、より好ましい下限は０．３５ｍｍであり、また、より好ましい上限は１．０ｍｍである。また、金属粒子は直径が３５〜１２０μｍの範囲にあることが好ましく、より好ましい下限は４５μｍであり、また、より好ましい上限は１００μｍである。空隙の直径または金属粒子の直径が上記範囲にあることで、金属シートは、より良好な立体的な強度をするものとなる。また金属シートとガスとの放熱面積を効果的に形成できる。なお、金属シートは、ニッケルや無酸素胴などにより形成することができる。
【００４４】
尚、放熱板３３を他の放熱部に代えることも好ましい。その好ましい例を図７を参照しながら説明する。
【００４５】
図７に示すように、内部に集電ロッド５が配置される導出部３４には、集電ロッド５の略中央部付近に径方向に突出する凸部３４ｂが形成されており、この凸部３４ｂ内には、周方向に連続して中空となる冷却水室（空間）３４ｃが形成されている。この冷却水室３４ｃには、冷却水供給管４３及び冷却水排水管４４が連結されており、冷媒として水を流通させることができ、熱交換器として機能させることができる。また、冷却水室３４ｃの内側には、導出部３４の外部と気密に形成されたガス空間３４ｄが形成されており、発電室２８内の燃料ガスが充填されている。冷却水室３４ｃに水を流通させることで、ガス空間３４ｄの燃料ガスが冷却され、冷却された燃料ガスを介して、集電ロッド５が冷却される。なお、冷媒としては、水に限らず、空気等のガスを用いても良い。また、ガス空間３４ｄは、絶縁シール部３７により気密に保たれており、絶縁シール部３７は、Ｏリング４５、Ｏリング押圧板４６及び固定キャップ４７により構成されている。Ｏリング４５はフッ素系やシリコン系などの耐熱ゴムや樹脂部材により形成できる。
【００４６】
冷媒の温度等を調整することで集電ロッド５の温度を調整することができ、集電ロッド５の酸化をさらに効果的に防止することができる。さらに、集電ロッド５の酸化が防止される温度（例えば、ニッケルであれば好ましくは２００℃以下より好ましくは６０℃以下）よりも低温にすることもでき、作業者が接触してもやけど等のけがを防ぎ、安全性が向上する。
【００４７】
続いて、図８を参照しながら、燃料電池モジュールＦＣを用いた燃料電池ＦＣＳの構成について説明する。図８は、燃料電池ＦＣＳの構成を示すブロック図である。図８に示すように、燃料電池ＦＣＳは、燃料電池モジュールＦＣと、燃料供給部ＦＰと、空気供給部ＡＰと、水供給部ＷＰと、電力取出部ＥＰと、制御部ＣＳとを備えている。燃料供給部ＦＰ、空気供給部ＡＰ、水供給部ＷＰ、及び電力取出部ＥＰは、燃料電池ＦＣＳの補器ＡＤを構成している。
【００４８】
燃料供給部ＦＰは、燃料供給源としての都市ガス配管から燃料ガスを燃料電池モジュールＦＣに供給する部分であって、燃料ポンプ、電磁弁を有している。燃料供給部ＦＰから供給される燃料ガスは燃料ガス供給管２２へと送り出される。
【００４９】
空気供給部ＡＰは、空気供給源としての大気中から空気を燃料電池モジュールFCに供給する部分であって、空気ブロア、電磁弁を有している。空気供給部ＡＰから供給される空気は空気供給管８へと送り出される。
【００５０】
水供給部ＷＰは、水供給源としての水道管から水を燃料電池モジュールFCに供給する部分であって、水ポンプ、電磁弁を有している。水供給部ＷＰから供給される水は、燃料電池モジュールＦＣ内部で水蒸気となって送り出される。
【００５１】
電力取出部ＥＰは、燃料電池モジュールＦＣから電力を取り出す部分であって、インバータ等の電力変換装置を有している。電力取出部ＥＰは、集電ロッド（図示しない）と繋がっていて、変換した電力は電力供給先へと送り出すように構成されている。
【００５２】
制御部ＣＳは、燃料供給部ＦＰ、空気供給部ＡＰ、駆動補器ＡＤ、及び電力取出部ＥＰのそれぞれを制御するための部分であって、ＣＰＵやＲＯＭを有している。上述したような燃料電池モジュールＦＣの動作は、制御部ＣＳからの指示信号に基づいて実行される。
【００５３】
このように構成された燃料電池ＦＣＳの動作について説明する。発電室２８を電気化学反応が生じる温度（７００〜１０００℃）に昇温する。空気供給部ＡＰから空気を空気供給管７に供給し、空気ヘッダ７内に貯留する。貯留された空気は、複数の空気導入管２５内を下方に流れ、下端から燃料電池セル２の筒内に流出する。流出した空気は、燃料電池セル３の筒内を上方に流れる。このとき、空気は、空気極に接触して反応に供される。反応で消費されなかった空気は、燃料電池セル２の開口部２ａから燃焼室２７に達する。
【００５４】
また、燃料供給部ＦＰから燃料ガスを燃料ガス供給管２２に供給し、燃料ガス分散室１７内に貯留する。貯留された燃料ガスは、燃料ガス分散板２３に形成された複数の燃料ガス供給孔２４から発電室２８内に導入され、発電室２８内を各燃料電池セル２を包囲しながら上方に流れる。このとき、燃料ガスは、燃料極に接触して反応に供される。反応で消費されなかった燃料ガスは、仕切板２６の燃料ガス排出管を通って燃焼室２７に達する。
【００５５】
燃焼室２７に達した排燃料ガスと排空気とは、所定の点火装置を用いて燃焼され排出ガスが、モジュール容器９の上壁に連結された排ガス管から燃焼室２７の外に排出される。この排出ガスは高温となるために、発電室２８を加熱するための熱源として利用される。
【００５６】
発電室２８で電気化学反応によって、発電された電力は、電力取出部ＥＰにより燃料電池セル集合体の集合体集電部材、電極ロッドを介して外部に取り出される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る燃料電池モジュールの一実施形態を示す断面斜視図である。
【図２】本発明に係る燃料電池モジュールの一実施形態を示す横断面図である。
【図３】本発明に係る燃料電池モジュールの一実施形態を示す縦断面図である。
【図４】本発明に係る燃料電池モジュールの一実施形態を示す分解図である。
【図５】本発明に係る燃料電池モジュールの一実施形態を示す部分断面図である。
【図６】多孔質の金属シートの電子顕微鏡写真を示す図である。
【図７】本発明に係る燃料電池モジュールの他の実施形態を示す部分断面図である。
【図８】燃料電池の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
２…燃料電池セル、３…スタック間集電部材、４…集合体集電部材、５…集電ロッド、６…空気ヘッダ、７…空気供給管、８…モジュール容器、９…絶縁断熱部材、１０…断熱部材、１３…セル間集電部材、１４…セル接続部材、２１…燃料電池セル集合体、３２…外側容器、ＦＣ…燃料電池モジュール、ＦＣＳ…燃料電池。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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